Abiogenese

Moderne opfattelser af abiogenese

Moderne abiogenesehypoteser er i vid udstrækning baseret på de samme principper som Oparin-Haldane-teorien og Miller-Urey-eksperimentet. Der er dog subtile forskelle mellem de forskellige modeller, der er blevet opstillet for at forklare udviklingen fra abiogent molekyle til levende organisme, og forklaringerne er forskellige med hensyn til, om komplekse organiske molekyler først blev selvreplikerende enheder uden metaboliske funktioner eller først blev metaboliserende protoceller, der derefter udviklede evnen til selvreplikering.

Habitatet for abiogenese er også blevet debatteret. Mens nogle beviser tyder på, at liv kan være opstået fra ikke-levnedannende organismer i hydrotermiske slamslukke på havbunden, er det muligt, at abiogenese fandt sted andre steder, f.eks. dybt under Jordens overflade, hvor nyopståede protoceller kunne have levet af metan eller brint, eller endog på havets kyster, hvor proteinoider kan være opstået ved reaktion af aminosyrer med varme og derefter være kommet ind i vandet som celleagtige proteindråber.

Nogle forskere har foreslået, at abiogenese fandt sted mere end én gang. I et eksempel på dette hypotetiske scenarie opstod der forskellige typer liv, hver med forskellige biokemiske arkitekturer, der afspejler arten af de abiogene materialer, som de udviklede sig fra. I sidste ende fik det fosfatbaserede liv (“standard”-liv, der har en biokemisk arkitektur, der kræver fosfor) en evolutionær fordel i forhold til alt ikke-fosfatbaseret liv (“ikke-standard”-liv) og blev derved den mest udbredte type liv på Jorden. Denne opfattelse fik forskerne til at konkludere, at der findes en skyggebiosfære, et livsunderstøttende system bestående af mikroorganismer med en unik eller usædvanlig biokemisk struktur, som måske engang har eksisteret, eller muligvis stadig eksisterer, på Jorden.

Som Miller-Urey-eksperimentet viste, kan organiske molekyler dannes fra abiogene materialer under de begrænsninger, der er forbundet med Jordens præbiotiske atmosfære. Siden 1950’erne har forskere fundet ud af, at aminosyrer spontant kan danne peptider (små proteiner), og at vigtige mellemprodukter i syntesen af RNA-nukleotider (nitrogenholdige forbindelser forbundet med sukker- og fosfatgrupper) kan dannes fra præbiotiske udgangsmaterialer. Sidstnævnte beviser kan understøtte RNA-verdenshypotesen, der går ud på, at der på den tidlige Jord fandtes en overflod af RNA-liv, der blev produceret gennem præbiotiske kemiske reaktioner. Ud over at bære og oversætte genetisk information er RNA faktisk en katalysator, et molekyle, der øger hastigheden af en reaktion uden selv at blive forbrugt, hvilket betyder, at en enkelt RNA-katalysator kunne have produceret flere levende former, hvilket ville have været en fordel i forbindelse med livets opståen på Jorden. RNA-verdenshypotesen er en af de førende selvreplikerende første opfattelser af abiogenese.

En del moderne metabolisme-baserede modeller for abiogenese inkorporerer Oparins enzymholdige coacervater, men foreslår en støt udvikling fra simple organiske molekyler til coacervater, specifikt protobionts, aggregater af organiske molekyler, der viser nogle karakteristika ved liv. Protobionts gav formodentlig derefter anledning til prokaryoter, encellede organismer, der mangler en særskilt kerne og andre organeller på grund af fraværet af indre membraner, men som er i stand til stofskifte og selvreplikering og er modtagelige for naturlig udvælgelse. Eksempler på primitive prokaryoter, der stadig findes på Jorden i dag, omfatter arkæer, som ofte lever i ekstreme miljøer med forhold, der ligner dem, der kan have eksisteret for milliarder af år siden, og cyanobakterier (blågrønalger), som også trives i ugæstfrie miljøer og er af særlig interesse for forståelsen af livets oprindelse på grund af deres fotosynteseevner. Stromatolitter, der er aflejringer dannet af blågrønalger, er verdens ældste fossiler, der dateres til for 3,5 milliarder år siden.

Der er stadig mange ubesvarede spørgsmål vedrørende abiogenese. Eksperimenter har endnu ikke påvist den fuldstændige overgang fra uorganiske materialer til strukturer som protobionts og protoceller, og i tilfældet med den foreslåede RNA-verden er der endnu ikke lykkedes at forene vigtige forskelle i mekanismerne i syntesen af purin- og pyrimidinbaser, der er nødvendige for at danne komplette RNA-nukleotider. Desuden hævder nogle forskere, at abiogenese ikke var nødvendig, og foreslår i stedet, at livet blev introduceret på Jorden via kollision med et udenjordisk objekt med levende organismer, f.eks. en meteorit med encellede organismer; den hypotetiske migration af liv til Jorden er kendt som panspermia.

Forskningen i abiogenese har haft stor gavn af astrobiologien, som er det forskningsområde, der beskæftiger sig med at søge efter udenjordisk liv (liv uden for Jorden) og med at forstå de betingelser, der er nødvendige for, at liv kan dannes. Astrobiologiske undersøgelser af månen Titan, som f.eks. har en atmosfære uden fri ilt, har afsløret, at der findes komplekse organiske molekyler der, hvilket giver forskerne et indblik i dannelsen af biologiske materialer i et præbiotisk habitat, der ligner den tidlige Jordens.

Kara Rogers